Le developpement de micromegas un nouveau detecteur gazeux de position a microgrille

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UNIVERSITE de CAEN/BASSE-NORMANDIE U.F.R. : Sciences ECOLE DOCTORALE : STRUCTURE, INFORMATION, MATIERE ET MATERIAUX

Thèse présentée par M. PUILL Gael Et soutenue Le 15 juin 2000 En vue de l’obtention du

DOCTORAT de l’UNIVERSITE de CAEN
Spécialité : Constituants élémentaires
(arrêté du 30 mars 1992)

Titre : LE DEVELOPPEMENT DEMICROMEGAS, UN NOUVEAU DETECTEUR GAZEUX DE POSITION A MICROGRILLE

Jury :

Directeur de thèse : M. Tamain Bernard M. Huss Daniel (rapporteur) M. Veenhof Rob (rapporteur) M. Giomataris Yannis M. Didierjean François M. Louvel Michel

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Table des matières
, ,1752'8&7,21…………………………………………………………………… 7 ,, 0,&520(*$6  81 1289($8 '(7(&7(85 *$=(8;…………………… 19 A. Le principe defonctionnement………………………………………….. 23 B. L'ionisation………………………………………………………………… 25 1. L’effet photoélectrique……………………………………………… 25 2. Le facteur de Fano………………………………………………….. 27 3. Les interactions des particules chargées dans le gaz…………... 28 4. Le dépôt moyen d’énergie des particules chargées…………….. 28 5. La distribution de la perte d’énergie……………………………….. 30 6. Le détail des interactions…………………………………………….31 C. Letransport des électrons…………………………………………………35 1. La fonction de distribution de l’énergie des électrons…………….35 2. La vitesse de dérive………………………………………………….. 37 3. La diffusion…………………………………………………………….. 37 4. La recombinaison des électrons…………………………………….38 5. Les ions……………………………………………………………….. 38 6. La simulation…………………………………………………………. 39 7. Les effets du champ magnétique…………………………………...41 D. Le passagede la grille……………………………………………………..42 E. L'amplification……………………………………………………………….44 F. La formation du signal…………………………………………………….. 48 1. Le signal du détecteur………………………………………………..48 2. Le signal sur les pistes……………………………………………….50 3. Conclusion……………………………………………………………. 51 G. La construction du détecteur……………………………………………... 52 ,,, 0,&520(*$6  7(676 $8 /$%25$72,5(…………………………………..67 A. Descriptiondu dispositif…………………………………………………..… 69 1. La chaîne électronique……………………………………………….70 2. Les mesures………………………………………………………….. 70 B. Etude du gain en fonction des mélanges gazeux………………………...71 1. Détecteur avec 100 µm d’espace d’amplification………………… 71 2. Détecteur avec 50 µm d’espace d’amplification………………….. 78

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C. Etude du gain en fonction de la pression………………………………….87 D. Etude de larésolution en énergie…………………………………………. 89 E.Conclusion……………………………………………………………………..90 ,90,&520(*$6  7(676 (1 )$,6&($8…………………………………………93 A. Mise en place d’une nouvelle électronique et de sa protection………… 96 1. Le gassiplex…………………………………………………………...96 a). Description du circuit……………………………………….. 96 b). Description du système de commande…………………… 97 2. Tests de cette nouvelle électronique………………………………. 993. Tests au laboratoire…………………………………………………..100 B. Description des dispositifs au CERN……………………………………… 101 1. Description des lignes de faisceau………………………………… 102 2. Description de la mécanique du dispositif………………………… 103 3. Description des détecteurs utilisés………………………………… 105 4. Description des électroniques utilisées……………………………. 105 a). Amplificateurs de charge…………………………………… 105 b).Gassiplex…………………………………………………….. 105 c). Lecroy MQS104A…………………………………………….106 d). Description des systèmes d’acquisition………………...… 106 C. Méthode de l’analyse……………………………………………………….. 107 1. Le piédestal……………………………………………………………107 2. Le bruit corrélé……………………………………………………….. 108 3. Le traitement du bruit corrélé………………………………………..108 4. La reconstruction de la position……………………………………..111 5. La méthode de détermination de la résolutionspatiale…………..112 D. Présentation des résultats…………………………………………………..112 1. La distribution en charge……………………………………………. 113 2. La distribution de la taille des amas……………………………….. 117 a). L’effet du gain………..……………………………………….117 b). L’effet de la diffusion dû à un changement du mélange…118 c). L’effet de la réduction de l’espace de conversion……….. 119 d). L’effet de l’angle...
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